La sonde solaire Parker (en anglais : ) ou PSP, antérieurement NASA Solar Probe puis Solar Probe Plus (SPP), est un observatoire solaire spatial développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, dont le lancement a eu lieu le . Son objectif est d'étudier la couronne solaire, plus précisément de découvrir ce qui chauffe la couronne solaire. La couronne solaire est la partie extérieure de l'atmosphère du Soleil qui s'étend jusqu'à plusieurs millions de kilomètres de l'astre. L'échauffement de la couronne solaire et l'accélération du vent solaire qui en émane sont deux phénomènes découverts au milieu du qui résultent de processus aujourd'hui mal compris. Pour résoudre ces énigmes, Parker Solar Probe va étudier la région inexplorée de l'espace située à moins de 0,3 unité astronomique (UA) du Soleil. Durant la phase de recueil des données qui doit durer de 2018 à 2025, l'observatoire solaire circule sur une orbite de faible inclinaison orbitale dont l'aphélie se situe au niveau de l'orbite de Vénus. L'assistance gravitationnelle de cette planète est utilisée pour réduire progressivement le périhélie. L'observatoire spatial doit effectuer 24 passages à moins de 0,17 UA dont trois à moins de 0,045 UA (9,68 rayons solaires).

D'une masse de au lancement, l'observatoire est protégé du flux thermique intense par un épais bouclier. Parker Solar Probe emporte quatre batteries d'instruments scientifiques, représentant une masse totale d'environ , développés principalement par des laboratoires américains. Ces instruments vont mesurer les champs électrique et magnétique, caractériser les particules énergétiques, étudier les ondes radio et de plasma et effectuer des prises de vue de la couronne solaire. La mission, qui fait partie du programme Living With a Star de la NASA, a un coût total évalué à environ 1,5 milliard de dollars américains. La construction de l'observatoire solaire est réalisée par le laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns-Hopkins.

Contexte La couronne solaire constitue la partie externe de l'atmosphère du Soleil. Elle présente deux caractéristiques remarquables : sa température atteint un million de degrés soit plus de cent fois celle de la surface du Soleil (maximum ) ; elle est à l'origine du vent solaire flux d'ions et d'électrons expulsés à grande vitesse qui bombarde les planètes du système solaire et qui peut perturber certaines activités sur Terre malgré la protection du champ magnétique terrestre.

Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont considérablement approfondi leur connaissance du vent solaire et du Soleil grâce aux observations réalisées à distance depuis la Terre ou à l'aide d'instruments embarqués à bord de satellites scientifiques. Deux découvertes majeures ont été effectuées dans l'étude du Soleil et de son influence sur le système solaire : les caractéristiques de la couronne solaire plusieurs centaines de fois plus chaudes que la surface du Soleil au cours de la décennie 1940, et le vent solaire au début des années 1960. Mais les observations effectuées à distance depuis la Terre ou par des satellites situés en orbite ou aux points de Lagrange n'ont pas jusqu'à présent permis d'élucider les mécanismes à l’origine de l'échauffement et de l'accélération du vent solaire, qui restent largement inexpliqués.

Historique du projet vignette|Le projet Solar Probe de 2005, non retenu, nécessitait un énorme bouclier thermique cônique, pour survivre au passage à 4 rayons solaires de notre étoile (vue d'artiste). vignette|redresse=1.5|Assemblage de Parker Solar Probe au Applied Physics Laboratory.

Un objectif scientifique identifié depuis le début de l'ère spatiale Dès le début de l'ère spatiale (1958), le bureau des études spatiales du National Research Council (NRC) américain recommande le lancement d'une mission spatiale dont l'objectif est d'observer ces phénomènes en effectuant des mesures des particules et des champs dans les régions situées entre le Soleil et l'orbite de la planète Mercure. Durant cinq décennies, cette mission figure dans les objectifs scientifiques de la NASA. Le projet est classé comme prioritaire dans le rapport décennal de 2003 de la NRC consacré aux études du Soleil et de la physique spatiale puis dans celui de 2013..

Premières études Plusieurs projets de mission d'exploration in situ des régions proches du Soleil sont étudiés par la NASAHuit projets successifs ont été étudiés à l'agence spatiale américaine. comme par l'Agence spatiale européenne dès le début de l'ère spatiale. Ce sont d'abord dans les années 1980 et 1990 des projets consistant à envoyer une sonde spatiale plonger au cœur du Soleil. Au début des années 2000, le projet Telemachus resté sans suiteTélémaque fils d'Ulysse par référence à la mission américano-européenne Ulysses lancée en 1990 pour étudier les régions polaires du Soleil. est proposé à la NASA et à l'ESA. La mission prévoit un survol des pôles du Soleil à moins de 0,2 unité astronomique en utilisant l'assistance gravitationnelle de la Terre et des planètes Vénus et Jupiter. L'observatoire solaire, qui est équipé de panneaux solaires, parcourt son orbite de unités astronomiques en . Il dispose d'instruments permettant d'une part de prendre des images de la couronne solaire interne mais également de la photosphère (surface du Soleil), d'autre part d'instruments de mesure des champs et des particules...

Le projet Solar Probe de 2005 Au début des années 2000, à la suite de la mise en chantier de New Horizons, les régions proches du Soleil sont les dernières parties du Système solaire qui ne sont pas explorées par des sondes spatiales de l'agence spatiale américaine. La NASA, en réponse à la priorité forte accordée par le rapport décennal de 2003 du NRC, effectue en 2004-2005 une étude de faisabilité d'un observatoire spatial solaire. Le projet, baptisé Solar Probe, prévoit le recours à l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour modifier fortement l'inclinaison orbitale de l'observatoire spatial par rapport au plan de l'écliptique et placer sur une orbite polaire dont le périhélie passe au niveau du pôle du Soleil à une distance inférieure à 4 rayons solaires. Du fait de la période de l'orbite (plus de 4 ans avec un aphélie à proximité de Jupiter), la mission ne permet que deux survols. Le recours à des générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) est rendu nécessaire par l'orbite dont l'aphélie se situe loin du Soleil.. Bien que jugé techniquement réalisable, le projet n'est pas sélectionné car son coût évalué à millions de dollars US n'entre pas dans l'enveloppe financière disponible.

Sélection de la mission Solar Probe Plus La NASA décide d'effectuer une nouvelle étude avec une double contrainte : produire l'énergie sans avoir recours aux RTG et limiter le coût de développement à 750 millions de dollars.. Les caractéristiques de la nouvelle proposition de mission, baptisée Solar Probe Plus (ou Solar Probe+), sont figées en 2008. Pour respecter les contraintes énoncées par la NASA, les concepteurs de la mission optent pour une orbite avec une inclinaison orbitale proche du plan de l'écliptique qui ne nécessite plus un survol de la planète Jupiter mais utilise à plusieurs reprises l'assistance gravitationnelle de Vénus. La distance au périhélie est relevée de 4 à 10 rayons solaires ce qui permet d'alléger les contraintes thermiques. La nouvelle architecture remplit les principaux objectifs scientifiques tout en allongeant le temps d'observation à proximité du Soleil ( heures au lieu de 160 heures) grâce à un nombre d'orbites plus élevé (24) tout en permettant une meilleure fréquence de mesures grâce à la vitesse réduite au périhélie ( au lieu de ). La faible inclinaison orbitale ne permet plus d'effectuer des observations in situ des régions polaires du Soleil mais cet objectif scientifique important est en grande partie pris en charge par la mission Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne lancé à la même époque. La mission de Parker Solar Probe est de s'approcher de la couronne solaire pour effectuer des mesures des phénomènes à l’œuvre. Au périhélie de son orbite, l'observatoire solaire doit pouvoir résister à une température de () créée par un flux solaire 500 fois plus intense que celui ressenti au niveau de l'orbite de la Terre.

Conception et fabrication de la sonde spatiale En 2008, la NASA dégage le budget nécessaire pour le développement de la mission. Le projet est affecté au centre spatial Goddard qui, à travers son programme Living With a Star, mène des missions d'étude de l'influence du Soleil sur la Terre. L'agence spatiale américaine confie au laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns-Hopkins la conception technique et le développement du satellite. Fin 2009, celui-ci remet les conclusions d'une étude préliminaire sur les technologies nouvelles nécessaires pour permettre la survie de l'observatoire spatial à proximité du Soleil (bouclier thermique, panneaux solaires et circuit de refroidissement). La phase B se conclut en après une revue préliminaire de conception menée par la NASA deux mois plus tôt. Le lancement de la mission en orbite est alors programmé en .. En , la NASA décide de rebaptiser l'observatoire solaire Parker Solar Probe en l'honneur du physicien Eugene ParkerLa NASA donne pour la première fois à une de ses sondes du nom d'une personnalité encore vivante au moment de son lancement. qui a émis l'hypothèse en 1958 qu'un flux de particules énergétiques était émis en permanence par les étoiles. Mesuré par la suite par les missions spatiales, le phénomène a été baptisé vent solaire.. Début 2017, le coût de développement était évalué à millions et celui des études préliminaires, du lancement et de gestion opérationnelle à 530 millions de dollars américains..

Comparaison avec la proposition de 2005 et la mission européenne Solar Orbiter Les caractéristiques de Parker Solar Probe ont évolué de manière importante entre la première esquisse de 2005 et la version développée. Le tableau ci-dessous récapitule les principales différences entre ces deux versions ainsi que les caractéristiques de la sonde spatiale européenne Solar Orbiter, qui remplit une mission similaire et dont le lancement est prévu en 2019.

CaractéristiqueSolar Orbiter (ESA) Parker Solar Probe (NASA) Solar Probe (NASA) étude de 2005Date lancement février 2020 août 2018 2014Début phase scientifique décembre 2021 fin 2018 2018Fin phase scientifique avril 2027 2025 2023Nombre orbites avec périhélie < 0,3 UA 14 24 2Inclinaison orbitale entre 15 et 34° 3,4° 90° Distance minimale au Soleil 0,25 UA (55 rayons solaires) 9,86 rayons solaires 3 rayons solairesFlux thermique au périhélie, par rapport à la Terre 20 fois (520 °C) 510 fois (21 mégawatts)Suites instrumentales 10 (180 kg) 4 (47 kg) 11 instruments (45,7 kg)Masse au lancement 685 kg 856 kgVitesse au lancement au-delà de la vitesse de libération 3,66 km/s 12,4 km/s 11,2 km/s

Objectifs scientifiques

Les objectifs de la mission sont de. : déterminer la structure et l'évolution des champs magnétiques à l'origine à la fois des particules lentes et rapides du vent solaire ; tracer les flux d'énergie qui réchauffent la couronne solaire et accélèrent les particules du vent solaire ; déterminer les processus à l'origine de l'accélération et du transport des particules énergétiques ; étudier le phénomène du « plasma poussiéreux » aux abords du Soleil et son influence sur le vent solaire et la formation des particules énergétiques.

Déroulement de la mission vignette|redresse=1.5|Trajectoire de l'observatoire solaire Parker.

Lancement